JPH09166016A - エンジンの排気浄化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 エンジンの排気浄化装置において、エンジン
回転数の変動を抑えつつ、電熱触媒コンバータを速やか
に昇温させる。 【解決手段】 触媒の不活性域にオルタネータｃからＥ
ＨＣスイッチｊを介して電熱手段ｂに供給される電圧を
制御する通電制御手段ｆと、エンジンの吸入空気量を調
節する吸入空気量調節手段ｇと、オルタネータｃの出力
電圧に応じてエンジンの吸入空気量を調節する吸入空気
量制御手段ｈとを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、オルタネータにより電
熱触媒コンバータを通電するエンジンの排気浄化装置の
改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】自動車用エンジン等の大気汚染対策のた
めに用いられる触媒コンバータにおいて、冷間始動時等
に触媒をその活性温度以上に加熱する電熱触媒コンバー
タ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ ｈｅａｔｅｄ ｃａｔ
ａｌｙｓｔ）を備えるものがある（例えば実開昭５８−
１９１３４７号公報、参照）。

【０００３】この種の排気浄化装置として、オルタネー
タによる電熱触媒コンバータの通電を断続するスイッチ
（以下ＥＨＣスイッチと呼ぶ）を備え、オルタネータの
発生電圧を直接電熱触媒コンバータに供給して、触媒を
速やかに昇温させるものがある。これ自体は本出願人に
より特願平７−１７５０６９号等として既に提案されて
いる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のエンジンの排気浄化装置にあっては、ＥＨＣ
スイッチの断続時やレギュレータによる設定電圧の変更
時に、オルタネータの発生電圧が変化するのに伴って、
オルタネータの駆動負荷が変化して、エンジン回転数が
落ち込んだり、あるいは吹け上がる可能性があった。

【０００５】本発明は上記の問題点を解消し、エンジン
の排気浄化装置において、エンジンの回転数変動を抑え
つつ、電熱触媒コンバータを速やかに昇温させることを
目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載のエンジ
ンの排気浄化装置は、図７に示すように、排気通路の途
中に介装される触媒コンバータａと、通電により触媒コ
ンバータａを加熱する電熱手段ｂと、エンジンにより駆
動されて発電するオルタネータｃと、オルタネータｃの
出力電圧を調節するレギュレータｄと、オルタネータｃ
から電熱手段ｂに供給される電流を断続するＥＨＣスイ
ッチｊと、触媒の不活性域を判定する不活性域判定手段
ｅと、触媒の不活性域にオルタネータｃからＥＨＣスイ
ッチｊを介して電熱手段ｂに供給される電圧を制御する
通電制御手段ｆと、エンジンの吸入空気量を調節する吸
入空気量調節手段ｇと、オルタネータｃの出力電圧に応
じてエンジンの吸入空気量を調節する吸入空気量制御手
段ｈと、を備える。

【０００７】請求項２に記載のエンジンの排気浄化装置
は、請求項１に記載の発明において、吸入空気量制御手
段ｈはＥＨＣスイッチｊの接続時に補助空気量を増やす
構成とする。

【０００８】請求項３に記載のエンジンの排気浄化装置
は、請求項１または２に記載の発明において、吸入空気
量制御手段ｈはレギュレータｄによる設定電圧の増加時
に補助空気量を増やす構成とする。

【０００９】請求項４に記載のエンジンの排気浄化装置
は、請求項１から３のいずれか一つに記載の発明におい
て、吸入空気量制御手段ｈはレギュレータｄによる設定
電圧の減少時に補助空気量を減らす構成とする。

【００１０】

【作用】請求項１に記載のエンジンの排気浄化装置にお
いて、触媒の不活性域にオルタネータｃの出力電流をＥ
ＨＣスイッチｊを介して直接電熱手段ｂに供給して、触
媒を速やかに昇温させる。

【００１１】オルタネータｃの出力電圧に応じてエンジ
ンの吸入空気量を調節することにより、オルタネータｃ
の駆動負荷が増減するのに対応してエンジンの発生トル
クを増減させて、エンジン回転数が落ち込んだり吹け上
がることを抑える。

【００１２】請求項２に記載のエンジンの排気浄化装置
において、ＥＨＣスイッチｊの接続時に補助空気量を増
やすことにより、オルタネータｃの駆動負荷が増加する
のに対応してエンジンの発生トルクを高めて、エンジン
回転数の落ち込みを抑える。

【００１３】請求項３に記載のエンジンの排気浄化装置
において、レギュレータｄによる設定電圧の増加時に補
助空気量を増やすことにより、オルタネータｃの駆動負
荷が増加するのに対応してエンジンの発生トルクを高め
て、エンジン回転数の落ち込みを抑える。

【００１４】請求項４に記載のエンジンの排気浄化装置
において、レギュレータｄによる設定電圧の減少時に補
助空気量を減らすことにより、オルタネータｃの駆動負
荷が減少するのに対応してエンジンの発生トルクを低下
させて、エンジン回転数の吹け上がりを抑える。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を添付図
面に基づいて説明する。

【００１６】図２に示すエンジンのシステム図におい
て、２１はエンジン本体、２２は吸気通路、２３は排気
通路、２４は吸気弁、２５は排気弁である。排気通路２
３には電熱触媒コンバータ４と下流側触媒コンバータ２
６が直列に設置され、排気中のＨＣ、ＣＯを酸化すると
ともに、ＮＯｘを還元する。

【００１７】２７は吸気通路２２に燃料を噴射する燃料
噴射弁、２８は燃焼室２９の混合気に点火する点火栓で
ある。

【００１８】コントロールユニット１６は、エアフロー
センサ３２の検出する吸入空気量と、回転数センサ３３
の検出するエンジン回転数等に応じて燃料噴射量を演算
し、燃料噴射弁２７からの噴射燃料を理論空燃比となる
ように制御し、触媒の転化効率を最大限に維持するよう
になっている。

【００１９】また、アイドル回転数を目標値にフィード
バック制御するため、絞弁３０を迂回するバイパス通路
４８にはアイドルスピードコントロールバルブ４９が設
けられる。アイドルスピードコントロールバルブ４９は
ステップモータを介して駆動される。

【００２０】車内の空調を行うエアコンの作動時や、車
両のオートマチックトンスミッションがニュートラルレ
ンジからドライブレンジへ移行する時に、コントロール
ユニット１６はアイドルスピードコントロールバルブ４
９の開度を制御してバイパス通路４８を流れる補助空気
量を増大し、エンジンの発生トルクを高めて、エンジン
回転数の落ち込みを抑えるようになっている。

【００２１】電熱触媒コンバータ４は、触媒担体に通電
されることにより発熱するヒータ機能を持ち、電熱手段
を構成する。

【００２２】図１に示す車両の電力供給システム図にお
いて、５はオルタネータである。オルタネータ５はエン
ジンによって回転駆動されて発電する。オルタネータ５
はその回転速度が高い程その発生電圧が高くなる。

【００２３】レギュレータ８はコントロールユニット１
６から送られる制御デューティ信号によりオルタネータ
５の出力電圧を所定値以下に調節する。

【００２４】図３に示すように、レギュレータ８はデュ
ーティ信号が０％でオルタネータ５の出力電圧を所定値
（例えば１４，４Ｖ）以下に調節し、デューティ信号が
１〜１００％の間でオルタネータ５の出力電圧を例えば
７〜２４Ｖの範囲で所定値以下に調節する。

【００２５】オルタネータ５の発生電流をＥＨＣスイッ
チ１を介して電熱触媒コンバータ４に供給するヒータ回
路２と、発生電流をＥＨＣスイッチ１を介してバッテリ
１８と電気負荷６に供給するチャージ回路７が発生され
る。電気負荷６としては、例えば車両のヘッドライト、
エアコン等がある。

【００２６】コントロールユニット１６は、エンジンを
循環する冷却水の温度Ｔｗを検出する水温センサ３から
の検出信号と、イグニッションスイッチ１１等の信号を
それぞれ入力し、ＥＨＣスイッチ１を介して電熱触媒コ
ンバータ４への通電を制御する。

【００２７】始動時に冷却水温度Ｔｗが所定値Ｔｗ₀以
下の冷機時を触媒不活性域と判定し、ＥＨＣスイッチ１
を介してヒータ回路２を閉成し、オルタネータ５から出
力される電流を熱触媒コンバータ４へ供給する。

【００２８】なお、電熱触媒コンバータ４の触媒温度Ｔ
を検出する温度センサを設けて、始動時に触媒温度Ｔが
所定値Ｔ₀（例えば３５０°Ｃ）以下の触媒不活性域
に、ＥＨＣスイッチ１を介してヒータ回路２を閉成し、
オルタネータ５から出力される電流を熱触媒コンバータ
４へ供給するようにしてもよい。

【００２９】コントロールユニット１６は、図４のタイ
ミングチャートに示すように、触媒の不活性域における
エンジンの始動後、レギュレータ８へのデューティ信号
を０％として、レギュレート電圧を１４．４Ｖに調節す
る。

【００３０】オルタネータ５の回転数が立ち上がった運
転状態におけるのタイミングで、ＥＨＣスイッチ１を
介してヒータ回路２を閉成するのと同時にアイドルスピ
ードコントロールバルブ４９の開度を大きくして、補助
空気量を所定値だけ増加させる。

【００３１】このようにのタイミングで、ＥＨＣスイ
ッチ１を介してヒータ回路２を閉成するとともに補助空
気量を増加させることにより、オルタネータ５の駆動負
荷が増加するのに対応してエンジンの発生トルクを高め
て、エンジン回転数の落ち込みを抑えるようになってい
る。

【００３２】電熱触媒コンバータ４の通電を開始してか
らの経過時間ＴＩＭＥＲ１が所定時間ｔ１を越えるの
タイミングで、レギュレータ８へのデューティ信号をＡ
〜１００％にして、オルタネータ５が発生電圧を１４．
４Ｖから２４Ｖへと高める制御を行う。

【００３３】このようにオルタネータ５が発生電圧を２
４Ｖまで高めることにより、電熱触媒コンバータ４を速
やかに加熱し、触媒が活性温度に達する時間を短くし、
冷間始動後における電熱触媒コンバータ４の排気浄化性
能を高められ、未燃焼ＨＣ等の排出量を低減することが
できる。

【００３４】同じくのタイミングで、レギュレート電
圧を１４．４Ｖから２４Ｖへと高めるのと同時にアイド
ルスピードコントロールバルブ４９の開度を大きくし
て、補助空気量を所定値だけ増加させる。

【００３５】このようにのタイミングで、レギュレー
ト電圧が段階的に高められるとともに補助空気量を増加
させることにより。オルタネータ５の駆動負荷が増加す
るのに対応してエンジンの発生トルクを高めて、エンジ
ン回転数の落ち込みを抑えるようになっている。

【００３６】電熱触媒コンバータ４の通電を開始してか
らの経過時間ＴＩＭＥＲ１が所定時間ｔ２を越えるの
タイミングで、レギュレータ８へのデューティ信号を０
〜Ｂ％の間に減少させて、オルタネータ５が発生電圧を
７Ｖまで減少させる制御を行う。

【００３７】このように電熱触媒コンバータ４の通電を
開始してから所定時間ｔ２を経過するまで２４Ｖで電熱
触媒コンバータ４を通電することにより、触媒の温度を
検出するセンサを用いることなく電熱触媒コンバータ４
を十分に加熱して浄化性能が得られる。

【００３８】また、オルタネータ５の発生電圧を７Ｖま
で減少させることにより、ＥＨＣスイッチ１の切換え時
にヒータ回路２側の端子間の電位差を小さくすること
と、チャージ回路７側の端子間の電位差を小さくするこ
とを両立し、各端子間に火花が飛ぶことを防止して、Ｅ
ＨＣスイッチ１の耐久性を維持できる。また、ＥＨＣス
イッチ１の切換え時におけるヒータ回路２側の端子間の
電位差を小さくすることにより、バッテリ１８にかかる
負荷を低減し、バッテリ１８の耐久性を維持できる。

【００３９】同じくのタイミングで、レギュレート電
圧を２４Ｖから７Ｖへと下げるのと同時にアイドルスピ
ードコントロールバルブ４９の開度を小さくして、補助
空気量を所定値だけ減少させる。

【００４０】このようにのタイミングで、レギュレー
ト電圧が段階的に下げられるとともに補助空気量を減少
させることにより、オルタネータ５の駆動負荷が減少す
るのに対応してエンジンの発生トルクを低下させて、エ
ンジン回転数の上昇を抑えるようになっている。

【００４１】オルタネータ５の発生電圧を減少させる制
御を開始してからの経過時間ＴＩＭＥＲ２が所定時間ｔ
３を越えるのタイミングで、ＥＨＣスイッチ１を介し
てヒータ回路２を開成してチャージ回路７を閉成する。
そして、レギュレータ８へのデューティ信号を０％にし
て、オルタネータ５の発生電圧を１４．４Ｖに保つ制御
を行う。これにより、オルタネータの発生電流は、電気
負荷６およびバッテリ１８に供給され、例えば車両のヘ
ッドライト等の電気負荷６の作動性が維持されるととも
に、バッテリ１８の充電が行われる。

【００４２】オルタネータ５の発生電圧を減少させる制
御を開始してから所定時間ｔ３が経過するまで遅延させ
てＥＨＣスイッチ１を切換えることにより、オルタネー
タ５の発生電圧がレギュレータ８を介して確実に７Ｖま
で低下する。この結果、オルタネータ５の発生電圧を検
出する電圧センサ等を用いる必要がなく、構造の簡素化
がはかれる。

【００４３】同じくＥＨＣスイッチ１を介してチャージ
回路７を閉成するのと同時にアイドルスピードコントロ
ールバルブ４９の開度を小さくして、補助空気量を所定
値だけ減少させる。

【００４４】このようにのタイミングで、ＥＨＣスイ
ッチ１を介してチャージ回路７を閉成するとともに補助
空気量を減少させることにより、オルタネータ５の駆動
負荷が減少するのに対応してエンジンの発生トルクを下
げて、エンジン回転数の上昇を抑えるようになってい
る。

【００４５】図５、図６のフローチャートは、コントロ
ールユニット１６において実行される電熱触媒コンバー
タ４の通電およびアイドルスピードコントロールバルブ
４９の開度を制御するプログラムを示しており、これは
一定周期毎に実行される。

【００４６】これについて説明すると、まず、ステップ
１でイグニッションスイッチ１１がＯＦＦからＯＮに反
転したことが判定されると、ステップ２で全てのフラグ
をクリアし、ステップ３でレギュレータ８に対するデュ
ーティ信号を０％とし、ステップ４でＥＨＣスイッチ１
をチャージ回路７を閉成するポジションに保持し、ステ
ップ５にてアイドルスピードコントロールバルブ４９の
補正量ＥＩＳＣを０とする。

【００４７】続いてステップ６に進んで、冷却水温度Ｔ
ｗが所定値Ｔｗ₀以下の通電条件かどうかを判定する。
また、この通電条件にはバッテリ１８の電圧が所定値以
上であること等も入っている。

【００４８】ここで通電条件と判定された場合、ステッ
プ７に進んでフラグＦ４がＥＨＣスイッチ１がＯＦＦに
なっていることを示す０となっていることを判定し、ス
テップ８に進んでＥＨＣスイッチ１をヒータ回路２を閉
成するポジションに切換えるとともに、ステップ９に進
んでアイドルスピードコントロールバルブ４９の補正量
ＥＩＳＣを１として、補助空気量を増加させる。続いて
ステップ１０で電熱触媒コンバータ４の通電を開始して
からの経過時間ＴＩＭＥＲ１を０とする。続いてステッ
プ１１でフラグＦ４をＥＨＣスイッチ１がＯＮになって
いることを示す１にする。

【００４９】このようにして図４ののタイミングで、
ＥＨＣスイッチ１を介してヒータ回路２を閉成するとと
もに補助空気量を増加させることにより、オルタネータ
５の駆動負荷が増加するのに対応してエンジンの発生ト
ルクを高めて、エンジン回転数の落ち込みを抑える。

【００５０】続いて、ステップ１０，１１，１２，１８
を経て電熱触媒コンバータ４の通電を開始してからの経
過時間ＴＩＭＥＲ１を計測する。ステップ１２でＴＩＭ
ＥＲ１が所定時間ｔ１を越えるまでは、ステップ１８に
進んでＴＩＭＥＲ１にΔＴを加算し続ける。ステップ１
２で経過時間ＴＩＭＥＲ１が所定時間ｔ１を越えたこと
が判定されると、ステップ１３でフラグＦ１がレギュレ
ータ８のデューティ制御開始前を示す０であることを判
定し、ステップ１４へと進み、レギュレータ８へのデュ
ーティ信号を１００％にして、オルタネータ５が発生電
圧を１４．４Ｖから２４Ｖまで高めるとともに、ステッ
プ１５に進んでアイドルスピードコントロールバルブ４
９の補正量ＥＩＳＣを２として、補助空気量を増加させ
る。続いてステップ１６でフラグＦ１をギュレータ８の
デューティ制御開始後を示す１にする。

【００５１】このようにして図４ののタイミングで、
レギュレート電圧が高められるとともに補助空気量を増
加させることにより、オルタネータ５の駆動負荷が増加
するのに対応してエンジンの発生トルクを高めて、エン
ジン回転数の落ち込みを抑える。

【００５２】続いてステップ１７で電熱触媒コンバータ
４の通電を開始してからの経過時間ＴＩＭＥＲ１が所定
時間ｔ２を越えたことが判定されると、電熱触媒コンバ
ータ４の暖機が終了したものとみなし、ステップ１９で
フラグＦ２がレギュレータ８のデューティ電圧降下前を
示す０であることを判定し、ステップ２０に進んで、レ
ギュレータ８へのデューティ信号をＡ〜Ｂ％の間にし
て、オルタネータ５の発生電圧を７Ｖまで漸次減少させ
る。そして、ステップ２１に進んでアイドルスピードコ
ントロールバルブ４９の補正量ＥＩＳＣを０．５とし、
補助空気量を減少する。続いてステップ２２でオルタネ
ータ５の発生電圧を減少させる制御を開始してからの経
過時間ＴＩＭＥＲ２を０とする。続いてステップ２３で
フラグＦ２をレギュレータ８のデューティ電圧降下後を
示す１とする。

【００５３】このように図４においてのタイミング
で、レギュレート電圧が下げられるとともに補助空気量
を減少させることにより、オルタネータ５の駆動負荷が
減少するのに対応してエンジンの発生トルクを低下させ
て、エンジン回転数の上昇を抑える。

【００５４】ステップ２４でＴＩＭＥＲ２が所定時間ｔ
３を越えたことが判定されるまでは、ステップ２８に進
んでＴＩＭＥＲ１にΔＴを加算し続ける。ステップ２４
でオルタネータ５の発生電圧を減少させる制御を開始し
てからの経過時間ＴＩＭＥＲ２が所定時間ｔ３を越えた
ことが判定されると、ステップ２５に進み、ＥＨＣスイ
ッチ１を介してヒータ回路２を開成してチャージ回路７
を閉成する。そして、ステップ２６に進んでアイドルス
ピードコントロールバルブ４９の補正量ＥＩＳＣを０と
し、補助空気量を減少する。続いて、ステップ２７でレ
ギュレータ８へのデューティ信号を０％にして、オルタ
ネータ５の発生電圧を１４．４Ｖに保つ制御を行う。

【００５５】このように図４においてのタイミング
で、ＥＨＣスイッチ１を介してチャージ回路７を閉成す
るのに伴って補助空気量を減少させることにより、オル
タネータ５の駆動負荷が減少するのに対応してエンジン
の発生トルクを下げて、エンジン回転数の上昇を抑え
る。

【００５６】

【発明の効果】以上説明したように請求項１に記載のエ
ンジンの排気浄化装置は、オルタネータの出力電圧に応
じてエンジンの吸入空気量を調節することにより、オル
タネータの駆動負荷が増減するのに対応してエンジンの
発生トルクを増減させて、エンジン回転数が落ち込んだ
り吹け上がることを抑えられる。

【００５７】請求項２に記載のエンジンの排気浄化装置
において、ＥＨＣスイッチの接続時に補助空気量を増や
すことにより、オルタネータの駆動負荷が増加するのに
対応してエンジンの発生トルクを高めて、エンジン回転
数の落ち込みを抑えられる。

【００５８】請求項３に記載のエンジンの排気浄化装置
において、レギュレータによる設定電圧の増加時に補助
空気量を増やすことにより、オルタネータの駆動負荷が
増加するのに対応してエンジンの発生トルクを高めて、
エンジン回転数の落ち込みを抑えられる。

【００５９】請求項４に記載のエンジンの排気浄化装置
において、レギュレータによる設定電圧の減少時に補助
空気量を減らすことにより、オルタネータの駆動負荷が
減少するのに対応してエンジンの発生トルクを低下させ
て、エンジン回転数の吹け上がりを抑えられる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態を示す電力供給システム図。

【図２】同じくエンジンのシステム図。

【図３】同じくレギュレータの特性図。

【図４】同じく制御例を示すタイミングチャート。

【図５】同じく制御内容を示すフローチャートの前半部
分。

【図６】同じく制御内容を示すフローチャートの後半部
分。

【図７】請求項１に記載の発明を示すクレーム対応図。

【符号の説明】

１ ＥＨＣスイッチ ２ チャージ回路 ３ 水温センサ ４ 電熱触媒コンバータ ５ オルタネータ ６ 電気負荷 ７ チャージ回路 ８ 電圧レギュレータ １１ イグニッションスイッチ １２ スタータスイッチ １６ コントロールユニット １８ バッテリ ４９ アイドルスピードコントロールバルブ ａ 触媒コンバータ ｂ 電熱手段 ｃ オルタネータ ｄ レギュレータ ｅ 不活性域判定手段 ｆ 通電制御手段 ｇ 吸入空気量調節手段 ｈ 吸入空気量制御下手段 ｊ ＥＨＣスイッチ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】排気通路の途中に介装される触媒コンバー
   タと、 通電により触媒コンバータを加熱する電熱手段と、 エンジンにより駆動されて発電するオルタネータと、 オルタネータの出力電圧を調節するレギュレータと、 オルタネータから電熱手段に供給される電流を断続する
   ＥＨＣスイッチと、 触媒の不活性域を判定する不活性域判定手段と、 触媒の不活性域にオルタネータから電熱手段にＥＨＣス
   イッチを介して供給される電圧を制御する通電制御手段
   と、 エンジンの吸入空気量を調節する吸入空気量調節手段
   と、 オルタネータの出力電圧に応じてエンジンの吸入空気量
   を調節する吸入空気量制御手段と、 を備えたことを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
2. 【請求項２】吸入空気量制御手段はＥＨＣスイッチの接
   続時に補助空気量を増やす構成としたことを特徴とする
   請求項１に記載のエンジンの排気浄化装置。
3. 【請求項３】吸入空気量制御手段はレギュレータによる
   設定電圧の増加時に補助空気量を増やす構成としたこと
   を特徴とする請求項１または２に記載のエンジンの排気
   浄化装置。
4. 【請求項４】吸入空気量制御手段はレギュレータによる
   設定電圧の減少時に補助空気量を減らす構成としたこと
   を特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載のエ
   ンジンの排気浄化装置。